Суперкомпьютер Cray XC40 построит карту нейронов

    Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории используют суперкомпьютер Cray XC40, чтобы построить схему взаимодействия нейронов в мозге — так называемый коннектом. В XX веке ученые составили коннектом червя-нематоды — на это ушло 12 лет. Нынешние технологии позволяют систематизировать большие объемы информации гораздо быстрее.


    / Flickr / Ivan / CC

    Команде ученых потребовался суперкомпьютер, чтобы обработать данные, полученные в результате исследования с помощью рентгеновского излучения и электронных микроскопов. Предмет изучения — мозг землеройки. Ученые планируют сгенерировать около эксабайта данных.

    После землеройки на очереди окажется мозг мыши, который в десять раз больше (75 миллионов нейронов). В конечном счете ученые хотят исследовать человеческий мозг, который содержит 100 миллиардов нейронов, соединенных 100 триллионами связей.

    Процесс составления коннектома начинается с анализа мозга на субмикронном уровне — для этого его изучают с помощью рентгеновской микротомографии на источнике синхротронного излучения высокой яркости Advanced Photon Source (APS). В результате ученые получат снимки тончайших «слоев» материала, на которых видны кровеносные сосуды и клеточные тела. Сканирование всего мозга в Аргоннской лаборатории занимает примерно час.

    Чтобы затем «разглядеть» более мелкие детали, применяют электронный микроскоп — за счет коротковолновых лучей он позволяет увеличить масштаб до нанометрового. Так удается запечатлеть синаптические связи между отдельными нейронами мозга. Далее, ученые используют специальный набор вычислительных инструментов, который превратит собранные данные в нейронную карту. Например, машинное обучение поможет сформировать предиктивные модели и идентифицировать «точки интереса».

    Суперкомпьютер Cray XC40, который будет для этого использован, обладает теоретической пиковой производительностью в 9 тыс. терафлопс — ее обеспечивают 200 тыс. ядер Intel Xeon Phi 7230 64C с частотой 1,3 ГГц. На данный момент, это 16-й по мощности компьютер в мире.

    «Благодаря возможностям аргоннского суперкомпьютера, мы сможем получить по-настоящему революционные изображения, раскрывающие детали функционирования мозга, которые раньше наблюдать не могли», — говорит Камель Феззаа (Kamel Fezzaa), участник проекта.

    Развивая и эффективно применяя методы быстрого анализа: сбор данных, аналитику и использованием графов и машинное обучение, ученые намереваются продвигать инициативу по использованию суперкомпьютеров в своих исследованиях. Суперкомпьютер Cray уже применяется в инициативе Human Brain Project (HBP) — десятилетнем проекте по изучению человеческого мозга, основанном в 2013 году.

    Исследования человеческого мозга способны обеспечить понимание того, как даже небольшие изменения могут вызвать возникновение и развитие неврологических заболеваний — болезни Альцгеймера или аутизма. В будущем это поможет определить, как эффективно лечить эти болезни.

    Об Аргоннской национальной лаборатории

    Аргоннская национальная лаборатория — национальный исследовательский центр Министерства энергетики США. Основана в 1946 году. Занимается проведением фундаментальных исследований в области физики, биологии и исследования окружающей среды.

    P.S. Пара материалов о высокой производительности из нашего блога на Хабре:


    P.P.S. Еще несколько материалов из «Первого блога о корпоративном IaaS»:

    ИТ-ГРАД 217,79
    vmware iaas provider
    Поделиться публикацией
    Комментарии 6
    • 0
      Я правильно понял, что 7,5млн еще не сделано?
      • 0
        Да, ученые только планируют использовать суперкомпьютер для этой задачи
      • 0
        В XX веке ученые составили коннектом червя-нематоды — на это ушло 12 лет.

        А результат этого какой?
        Смогли смоделировать работу мозга червя? Или сделали искусственный мозг червя?
      • 0
        Лучше один раз увидеть — youtu.be/jVjLpwfUeoU
        • 0
          Поворчу, что ли… :)

          Cray XC40 — это не суперкомпьютер. Это (очень) высокопроизводительная вычислительная стойка, которая может стать суперкомпьютером, если к ней добавить еще несколько таких стоек, системы хранения данных, свичи интерконнекта и управления, системы питания, охлаждения и много чего еще, включая само помещение.

          Если есть желание поспорить, просьба вначале посмотреть на top100 и на 16 и 18 строки рейтинга, на которые указывает данная статья. Впрочем, как и на любые другие строки этого рейтинга. Вы увидите, что названия суперкомпьютеров — совсем не XC40. Это все равно, что ваш датацентр при упоминании в прессе назовут не «ИТ-Град», а скажем «Dell PowerEdge C6320» — вы ж обидитесь :)

          Можно еще много чего написать, но… В общем, проверьте и поправьте термины. Я понимаю, что статью писал человек, которого интересуют нейроны, а не суперкомпьютеры, и все же, и все же…

          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

          Самое читаемое